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芯片巨头“内斗”,背后是技术路线之争
2020-12-16 20:54

芯片巨头“内斗”,背后是技术路线之争

文章所属专栏 前沿技术情报所

撰文|Odin Chong

题图|视觉中国

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十二月十五日。


中芯国际召开临时董事会,董事会表决通过关于委任副董事长蒋尚义的决议。


蒋尚义是台积电高层,早就是知名的半导体教父级人物。他曾经出任中芯国际的独立董事,在武汉弘芯被坑够了后,他的回归也在很多人预期之内。


但是,偏偏中芯国际有一个高层,在会里默默投下了弃权票,并于同日发出辞呈,憾动中国以至全半导体产业。


他就是把中国晶圆产业拉扯到能与英特尔争一日长短、中芯国际的联席 CEO,蒋尚义的“学生”,梁孟松。


图片来源:阿斯达克


这两种从台积电跳槽过来的半导体大神一闹,中芯国际股价瞬间插水,在香港也暂时宣告停板。今天前沿技术周报,就来聊聊这次中芯内讧事件。


台积电两大巨头


先来说说背景--为什么蒋尚义和梁孟松的一上一落,对半导体产业如此重要?因为他们两人,同样曾是台积电的两员大将,也是台积电能成为目前全球最先进芯片代工厂的重要功臣,而且,真的是最最最重要的其中一批功臣。


蒋尚义,前台积电研究发展资深副总经理,在内部被称为“爸爸”被视为台积电近两年策略转向高资本支出、高研发策略的主要推手。2003 年,他带领台积电与美国 IBM 在 130 的制程大战上漂亮胜出,奠定了今天台积电先进制程的领导地位,更曾被视作半导体教父张忠谋的接班人。


梁孟松,前台积电资深研发处长,当时是蒋尚义的下属,业内把它们视作“师徒”。台积电在 2003 与 IBM 的制程大战胜出后受到政府表彰,当时蒋尚义的贡献名列第一,而梁孟松的贡献名列第二,大家就能想像到,这两个人对台积电的重要性。


左:蒋尚义,右:梁孟松。图片来源:新智元


后来在 2016 年开始,两人相继来到当时还在浮浮沉沉的中芯国际后,中芯的研发能力就像吃了金坷拉一样,攻克关键的 FinFET 技术,突破 28nm 制程后实现 14nm 制程,工艺技术直逼英特尔。


但是偏偏在这节点,突然横生枝节。


先说蒋尚义。他在 2016 年任职中芯国际的独立董事,但在 2019 年突然甩下中芯,去了“看起来”很高大上的武汉弘芯担任 CEO,拿着号称高达 1,280 亿元资金(中芯的两倍),要比中芯国际早一年挑战顶级的 7nm 制程工艺,然后.....武汉弘芯烂尾了


《南华早报》曾采访蒋尚义,问题武汉弘芯时的经历,他的回应是:“我在弘芯的经历是一场噩梦! 很难用几句话来形容。”


结果当师傅的蒋尚义要回归中芯国际之时,却变成当徒弟的梁孟松不爽了。


中芯内斗,但绝不是你所想的宫斗


到底梁孟松为什么这么不爽,搞得要辞职呢?


根据他在辞呈里的说法,他是觉得不受专重才离职:


接获董事长电话告知:蒋先生即将出任公司副董事长一职。对此,我感到十分错愕与不解,因为我事前对此事毫无所悉。我深深的感到已经不再被尊重与不被信任。


中芯国际和很多大公司一样,表面相当和谐,但内里的斗争一直相当严重。在蒋尚义短暂离开中芯之前,两名联合 CEO 早就有闹过离职传言,负责研发梁孟松早在 2018 年年底就闹过离职,说要去自己搞晶圆厂;负责管理的联合 CEO 赵海军,后来据称要跳槽到紫光集团;两个联合 CEO 分别闹离职,然后两次中芯国际都出声明谴责。


两名 CEO 争着出走,据消息指出,由于政府对于推动先进制程的专注,已使得梁孟松变得不可取代,赵海军则被认为是可以牺牲,所以一直觉得很郁闷。另外,赵海军与粱孟松的管理风格大不同,以管理为主的赵海军,偏向以传统软性的方式来带领公司,而以技术出身的梁孟松则是相信严格规定与标准来管理员工,因此,过去就经常出现彼此命令相冲突的情况。


没想到两个 CEO 都没离职,反而是蒋尚义被坑去搞了个烂尾的武汉弘芯。为什么蒋尚义要走呢?这几年来,产业界并没有蒋尚义与梁孟松师徒不和的消息,但有消息指:他们两师徒倒不是因为权力斗争而不和,而是因为研发路线上的冲突。


深科技消息指出,梁孟松主要推进的技术方向是先进制程,而目前由于美国的限制,中芯国际发展先进制程受限,特别是EUV光刻机的无法到位,中芯国际将止步于7nm。而蒋尚义想要推动的先进封装技术与小芯片技术方向 (Chiplet),则相对不受制程上的限制,可在现有的制程下,通过先进封装和小芯片技术来实现芯片性能的提升。


蒋尚义的小芯片路线


到底 Chiplet 是什么?以往我们的手机芯片,会把不同的芯片功能(例如基带或图像处理单元)直接与处理器一并设计,并一并写刻写进芯片里,这就是知名的 SoC 系统芯片(下图左)。但 Chiplet 呢,是把特定功能的芯片,造成完整的小型裸片 (die),通过先进的立体封装技术,就是像搭积木一样在上面堆叠(下图右),并集成一块系统单芯片。而这些基本的小型裸片,就是 Chiplet。


SoC(左)与 Chiplet(右)比较图,图片来源:Wikichip fuse


芯片公司想提升性能,就必须在小小的芯片里,尽可能塞入更多的晶体管,也必须要使用比病毒还要小的纳米级工艺生产;但由于量子力学的限制,传统的缩小工艺、塞更多晶体管的技术路线,将愈来愈难走。


但往上空立体发展的小芯片技术,却可以更好的利用空间,而被视为解决摩尔定律限制的好方法;而且,使用小芯片的 SIP 封装(上图右),早就被视为更适合物联网技术的全新芯片技术。然后,随着苹果在 AirPods 上使用了 SiP 封装后,这种小芯片技术日益受到产业重视。


据蒋尚义接受深科技采访时的说法,其实他早于 2009 年,就已经在台积电内部推动小芯片项目,并得到当时台积电领导张忠谋的支持。但最后有传言蒋尚义想要往小芯片技术扩大发展,但张董事长不同意,结果蒋尚义承认在中芯国际,更容易实现其小芯片技术。


但由于蒋尚义曾向台积电的张忠谋承诺,不会伤害老东家的利益,所以在 2016 年,他在中芯国际只担任的独立董事角色,并不能参与公司经营,也不能担任顾问之类的职务,因此也不可能实现他心目中的小芯片。


结果在 2019 年,蒋尚义离开中芯国际转投武汉弘芯,出任拥有实权的 CEO。当时他同样接受深科技采访,再次重申不会与台积电竞争,并会采用与台积电完全不同的模式,并表示这模式与物联网有关,因此,估计蒋尚义的目标很大可能就是小芯片。


但貌似财大气粗的武汉弘芯,在官网里却明示要建成月产能 30,000 片的 14nm,并预计建成 7nm 以下生产线。小芯片志向难伸,加上武汉弘芯各种不靠谱,被坑得很惨的蒋尚义结果回巢中芯,掌管实权,据说两个联席 CEO,也要直接向蒋尚义汇报。


梁孟松的先进制程之路


所以作为徒弟的梁孟松就不爽了?故事就要从梁孟松为什么离开台积电说起了。


很多人都知道,2006 年蒋尚义退休,本来作为其得意高足的梁孟松,正在喜滋滋的等着升迁,但没料到期望落空。后来他去了三星,帮三星实现关键的 FinFET 技术,因而被台积电指泄漏商业机密,被告上法庭。


但更多人没留到的是,据天下杂志的消息指出,当时法务副总杜东佑上庭表示,其实当时台积电对梁孟松另有安排,就是当时刚开始筹备的“超越摩尔定律计划” (more than Moore)。


对,这正正是一个物联网芯片的计划,也很大可能就是蒋尚义小芯片计划的前身。


但当时的消息指出,梁孟松对该计划不屑一顾。他认为“超越摩尔定律计划”“仅是一个将 6 寸及 8 寸厂之落后技术予以统整之计划”,要将他从集菁英于一堂的研发平台一处,“调到此一预算极低,且技术落后之单位,亦显属‘降职’,难称为‘委以重任’。”台积电法务长方淑华后来表示,去做 more than Moore 的产品,他认为是受到冷冻。”


虽然,据说台积电共同执行长魏哲家就因执行“超越摩尔定律计划”的出色表现,跃为张忠谋的两个接班人之一。不过,蒋尚义最终也无法在台积电大规模推动这个 more than Moore 的计划,梁孟松觉得受冷冻,也许也不完全是错。


换言之作为徒弟的梁孟松,由始至终都不赞同师傅蒋尚义的小芯片路线。


然后一晃眼十年已过,梁孟松来到国内推动中芯国际的先进制程,用他的说法:


我尽心竭力完成了从 28nm 到 7nm,共五个世代的技术开发。这是一般公司需要花十年以上的时间才能达成的任务。而这些成果是由我带领的 2,000 多位工程师,日以继夜、卖命拼搏得来的......


目前,28nm, 14nm, 12nm,及 n+1 等技术均已进入规模量产,7nm 技术的开发也已经完成,明年四月就可以马上进入风险量产。 5nm 和 3nm 的最关键、也是最艰巨的 8 大项技术也已经有序展开,只待 EUV 光刻机的到来,就可以进入全面开发阶段。 


但是,中芯国际早前向著名的荷兰光刻机公司 ASML 订购能实现最先进 5nm 制程的极紫外光 (EUV) 光刻机,但等了两年仍然迟迟拿不到货,据说原因是美国阻挠。


ASML 的 EUV 光刻机。图片来源:ASML


事实上,虽然梁孟松在今年初曾透露,7nm 的 N+1、N+2代工艺都不会使用 EUV 工艺,等到设备就绪之后,N+2 之后的高性能芯片,才会转向 EUV 光刻工艺。换言之,尽管中芯在 2021 年仍然可以在没有 EUV 光刻机下,实现先进制程芯片生产,但后续的研发却会相当困难,中芯作为国产替代的重点企业,更不得不考虑这个问题。


又是制裁的锅?


然后在 2020 年 12 月初,美国宣布将中芯国际列入“中国军方业名单”,对中芯国际带来巨大的心理负担。不久之后,主张推动小芯片发展的蒋尚义,在 12 月 15 日并突然成为了他的顶头上司,但梁孟松表示,在 12 月 9 日才知道此事。


简言之,蒋尚义的回归,可能反映了中芯国际想从小芯片入手,突破美国的技术封锁,但又怕所梁孟松反对,所以迟迟不愿告知这个联席 CEO。而梁孟松的不满,也仍然可能是他作为先进芯片制程的专家,仍然不赞成小芯片路线,所以才说“你们应该不再需要我在此继续为公司的前景打拼奋斗了。”


观乎蒋尚义当年离开台积电的情况,张忠谋当年不愿意加大投入小芯片技术,看来仍然是把主力放在先进制程之上,而这个想法,也可能是今天梁孟松的想法--毕竟先进制程研发费用庞大,不把资源押注上去,根本没有办法追赶台积电。


但蒋尚义最初转投中芯国际,后来再被坑去武汉弘芯,看来目的就是想打造一家以小芯片为主、先进制程为副的晶圆厂。那究竟谁对谁错呢?


苹果 AirPods 采用的 S1 芯片,使用了小芯片设计。图片来源:Amao_eda365 via 贸泽电子设计圈


从 EUV 受限的角度看,中芯国际转型小芯片技术,无疑是有其无可奈何之处,况且从苹果几度采用 SiP 封装技术,打造出优异产品之后,已经证明了小芯片路线的可能性。但毕竟小芯片再强大也好,在短期之内,制程仍然是芯片性能的最重要指标,没有先进制程支持的中国,一样也会被人卡住脖子吧。


更重要的是,美国卡住中芯的的并不仅仅只有 EUV 而已。自华为被美国列入实体清单后,“制裁”二字一直成为中芯国际头上的达摩克利斯之剑,挥之不去,并早在招股书表明:


本公司正在评估该出口限制对本公司生产经营活动的影响。基于部分自美国出口的设备、配件及原材料供货期会延长或有不准确性,对于本公司未来的生产经营可能会产生重要不利影响。


而在这个紧张时刻,据相关知情人士表示,中芯国际向美、欧、日本上游供应商采购的规模,已超越2020年全年需求,采购项目包含蚀刻 (etching)、微影 (lithography) 与晶圆清洗机 (wafer cleaning) 等制程设备、测试机台,而用于维持设备运作的相关耗材采购量,也都超过一年所需。


中芯真的受到制裁,不要说先进制程芯片,就算要打造小芯片,一样也不容易。为了美国制裁而放弃先进制程追求,全部押住在小芯片之上,是不是正确的决定,目前仍然很难说。

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